话说原子光谱分析技术

    原子光谱分析技术作为一种分析化学技术已经在地质、冶金、食品、环境等领域得到了比较广泛的应用。通过原子光谱我们可以得到被测物质中元素的含量，可以进行定性和定量的分析。通过与色谱仪器的联用还可以进行元素形态的分析。原子光谱仪器是分析仪器领域的重要种别，目前正处于快速发展的阶段，往便携化、智能化等方向前进。
    原子光谱分析主要分成如下三大类：原子发射光谱、原子吸收光谱和原子荧光光谱。
    原子发射光谱可以分析物质的全谱，通过高能激起源激发原子的外层电子，使外层电子从稳定的基态激发到不稳定的高能态，这一过程属于受激过程；然后，电子从高能态会自由跃迁到基态，在这一过程会发射不同频率的光谱，这些特征光谱与元素含量息息相关，光谱的能量与元素的含量成比例关系。原子发射光谱分析技术中激起源起到了至关重要的作用，目前，ICP（电感耦合等离子体激起源）是常用的激起源，ICP电源的研制是原子发射光谱仪器系统的核心。原子发射光谱谱信息丰富，传统仪器通常采用机械装置带动分光系统进行光谱色散，其对机械系统提出了较高要求，直接影响到光谱分辨率。目前，前沿的光谱仪器采用CCD技术进行全谱分析，取消了机械装置，进步了光谱分辨率。
    原子吸收光谱是一种吸收谱，当具有某一特征频率的激发光通过某一气态物质之后，假如气态物质中含有与特征光谱相匹配的元素，那么该元素的外围电子会吸收该特征光谱的能量，并且跃迁到原子的其他能级。在检测端我们能够发现特征频率的激发光信号变弱，形成吸收谱。原子吸收光谱首先是通过观察太阳的发射光谱发现的，当太阳的全谱通过大气层之后，某些频谱被大气中的物质吸收，形成了玄色谱线。原子吸收光谱仪前端需要特征光源，目前这种特征光源通常采用空心阴极元素灯，为了进步测试效率，通过自动换灯装置实现多元素高效丈量。原子吸收光谱仪的后端通过光电倍增管实现光电转换和电信号放大，然后信号通过前向通道放大处理之后进进数据采集系统，经过采样、量化、信号预处理之后将信息传输给计算机，计算机软件再进行定性、定量分析。原子吸收光谱分析仪较原子发射光谱仪简单，目前，在国内从事原子吸收光谱分析的厂商较多，竞争较为激烈。
    原子荧光光谱分析技术介于原子发射和原子吸收之间，仪器系统的前端类似于原子发射，后端等同于原子吸收。当气态原子吸收到某一特征谱线能量之后，原子核外电子会被激发到某一不稳定的轨道，然后在很短的时间内再次跃迁到其他能级，在跃迁过程中会发射与激发光源相同的光谱，这种光被称之为荧光（二次光）。通过分析发现，在一定的实验条件下，荧光的光强与元素在物质中的含量成正比例关系，因此通过检测荧光可以定性和定量分析元素的含量。原子荧光光谱被发现之后一直没有成功的仪器诞生，直到西北有色金属研究院的郭晓伟等人将氢化物发生用到原子荧光光谱分析之后，全球第一台原子荧光光谱仪在中国诞生。在原子荧光光谱分析中，锐线光源十分重要，目前这种锐线光源通常采用空心阴极灯，这种空心阴极灯与原子吸收分析中的灯是不一样的。在原子化器方面可以采用传统的火焰原子化方法，也可以采用最新的石墨炉原子化器。国内普析通用在石墨炉原子化器仪器方面较为成功。后真个丈量系统与原子吸收类似，无需特殊的色散系统，可以通过光电倍增管直接进行荧光信号的检测。原子荧光光谱能够分析Hg、As等元素，可以在环境、食品安全方面大显生手。